2009 Fiscal Year Annual Research Report
ガス分子により駆動される新規なセンサータンパク質の機能発現機構
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular interaction and modal shift of cellular sensors |
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| Project/Area Number |
21026033
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| Research Institution | National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities |
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Principal Investigator |
青野 重利 National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities, 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (60183729)
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| Keywords | 気体分子センサータンパク質 / 酸素センサータンパク質 / ジグアニル酸シクラーゼ / ヘムタンパク質 |
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| Research Abstract |
本研究では、ガス分子により駆動される新規なセンサータンパク質として、好冷性硫酸塩還元細菌であるDesulfotalea psychrophila由来のHemDGCを対象として研究を行なった。HemDGCは、N末端側に存在するグロビンドメインと、C末端側に存在するGGDEFドメインの二つのドメインから構成される可溶性タンパク質である。GGDEFドメインは、ジグアニル酸シクラーゼ活性を有する酵素ドメインとして機能することが推定されていたが、本研究の結果、ある特定の条件下においてジグアニル酸シクラーゼ活性を発現することが明らかとなった。すなわち、本酵素活性は、ガス分子により制御されており、グロビンドメイン中に含まれるヘムに酸素分子が結合し、HemDGCが酸素結合型となった場合にのみ、本酵素活性が発現することが分かった。ジグアニル酸シクラーゼは、GTPからサイクリックdi-GMPを生成する反応を触媒する酵素である。本反応により生成するサイクリックdi-GMPは、バクテリアのセカンドメッセンジャーとして機能し、細胞内におけるサイクリックdi-GMP濃度の上昇に伴うバイオフィルム生成を誘起する。バイオフィルムを形成したバクテリアは、各種外部ストレスに対する耐性を獲得する。これらの結果を総合して考えると、HemDGCは、D. psychrophilaの酸化ストレス応答に関与しているものと推定される。すなわち、酸系分子が酸化ストレスのシグナルとして機能し、HemDGC中のヘムにより酸素分子がセンシングされると、HemDGCがジグアニル酸シクラーゼ活性を獲得する。活性化されたHemDGCによりサイクリックdi-GMPの合成が開始され、その細胞内濃度が上昇し、その結果、バイオフィルム形成が誘起され、酸化ストレスに対する耐性を獲得するものと推定される。
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